液晶显示设备及其驱动方法

专利名称：液晶显示设备及其驱动方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示设备以及用于该驱动液晶显示设备的方法。具体而言，本发明涉及通过场序法显示图像的液晶显示设备、以及用于驱动该液晶显示设备的方法。
背景技术：
滤色法和场序法已知为液晶显示设备的显示方法。在通过滤色法显示图像的液晶显示设备中，各自具有只透射具有给定色彩(例如，红色(R)、绿色(G)或蓝色(B))波长的光的滤色片的多个子像素设置在每一像素中。期望色彩以在每一子像素中控制白光的透射且在每一像素中混合多种色彩的方式产生。另一方面，在通过场序法显示图像的液晶显示设备中，设置发出不同色彩(例如，红色(R)、绿色(R)和蓝色(B))的光的多个光源。期望色 彩以多个光源顺序地发出光且在每一像素中控制每一色彩的光的透射的方式产生。换句话说，在滤色法中期望色彩通过用给定色彩的光划分一个像素的面积来产生，而在场序法中 期望色彩通过用给定色彩的光划分显示时间段来产生。通过场序法显示图像的液晶显示设备具有优于通过滤色法显示图像的液晶显示设备的以下优点。首先，在采用场序法的液晶显示设备中，不必在像素中设置子像素。由此，可增加开口率和像素的数量。另外，在采用场序法的液晶显示设备中，不必设置滤色片。即，不会发生由滤色片中的光吸收引起的光损耗。为此，可增大透射率，并且可降低功耗。专利文献I公开了通过场序法显示图像的液晶显示设备。具体地，专利文献I公开了其中像素各自包括用于控制图像信号的输入的晶体管、用于保持图像信号的信号存储电容器、以及用于控制电荷从信号存储电容器到显示像素电容器的传输的晶体管的液晶显示设备。在具有该结构的液晶显示设备中，将图像信号写入信号存储电容器、以及与保持在显示像素电容器的电荷相对应的显示可同时进行。[参考文献]专利文献I :日本公开专利申请No. 2009-04240
发明内容
在通过场序法显示图像的液晶显示设备中，图像信号输入到每一像素的频率需要增加。例如，在包括三种光源(每一种光源发出红(R)光、绿(G)光和蓝(R)光之一)的液晶显示设备中通过场序法显示图像的情况下，图像信号输入到每一像素的频率需要为通过滤色法显示图像的液晶显示设备的频率的至少三倍。具体地，在帧频率为60Hz的情况下，在通过滤色法显示图像的液晶显示设备中，图像信号需要每秒60次输入到每一像素；而在包括三种光源的液晶显示设备中通过场序法显示图像的情况下，图像信号需要每秒180次输入到每一像素。注意，伴随着图像信号的输入频率的增加，需要每一像素中所包括的元件的高速响应。具体地，例如，需要设置在每一像素中的晶体管的迁移率增大。然而，不容易改进晶体管等的特性。
鉴于以上内容，本发明的一个实施例的目的在于，在设计方面增加图像信号的输入的频率。上述目的可用以下方式实现液晶显示设备的像素部分分成多个区域、且在多个区域中的每一个中控制图像信号的输入。根据本发明的一个实施例，液晶显示设备包括在水平扫描时间段中供应有第一图像信号的第一信号线；在水平扫描时间段中供应有第二图像信号的第二信号线；在水平扫描时间段中供应有选择信号的第一扫描线和第二扫描线；电连接到第一信号线和第一扫描线的第一像素；以及电连接到第二信号线和第二扫描线的第二像素。在根据本发明的一个实施例的液晶显示设备中，可同时选择多条扫描线。S卩，在根据本发明的一个实施例的液晶显示设备中，可将图像信号同时供应到在排列成矩阵的像素中的位于多行中的像素。由此，可在液晶显示设备中所包括的晶体管等的响应速度不变的情况下增加图像信号输入到每一像素的频率。
附图简述在附图中图IA示出液晶显示设备的结构示例，而图IB至ID各自示出像素的配置示例；图2A示出扫描线驱动电路的结构示例，图2B示出选择器电路的配置示例，而图2C示出缓冲器的配置示例；图3示出扫描线驱动电路的操作；图4A示出信号线驱动电路的结构示例,而图4B示出液晶显示设备的操作示例；图5A示出缓冲器的变体，而图5B示出信号电位的变化；图6示出晶体管的结构示例；图7A至7C各自示出晶体管的结构示例；以及图8A至8F各自示出电子设备的示例。
具体实施例方式在下文中将参考附图详细描述本发明的各个实施例。注意，本发明不限于以下描述，并且本领域技术人员容易理解，可在不背离本发明精神和范围的情况下进行各种改变和修改。因此，本发明不应被解释为限于各个实施例的描述。首先，通过场序法显示图像的液晶显示设备的示例将参考图IA至1D、图2A至2C、图3、以及图4A和4B来描述。(液晶显示设备的结构示例)图IA示出液晶显示设备的结构示例。图IA中的液晶显示设备包括像素部分10 ；扫描线驱动电路11 ;信号线驱动电路12 ;传输信号线驱动电路13 ;彼此平行或大致平行排列的3η条扫描线14 (η是大于或等于2的自然数)；彼此平行或大致平行排列的m条信号线151、m条信号线152和m条信号线153 Cm是大于或等于2的自然数)；以及具有与扫描线14平行或大致平行排列的3n条支线的传输信号线16。扫描线14的电位由扫描线驱动电路11控制。信号线151、152和153的电位由信号线驱动电路12控制。像素部分10分成三个区域(区域101至103)，并且每一区域包括排列成矩阵(η行m列)的多个像素。每一条扫描线14电连接到在像素部分10中排列成矩阵(3n行m列)的多个像素中排列在给定行中的m个像素。每一条信号线151电连接到在区域101中排列成矩阵(η行m列)的多个像素中排列在给定列中的η个像素。每一条信号线152电连接到在区域102中排列成矩阵(η行m列)的多个像素中排列在给定列中的η个像素。每一条信号线153电连接到在区域103中排列成矩阵(η行m列)的多个像素中排列在给定列中的η个像素。传输信号线16电连接到在像素部分10中排列成矩阵(3η行m列)的所有多个像素。扫描线驱动电路的起动信号(GSP1至GSP3)、扫描线驱动电路的时钟信号(GCK)、以及诸如高电源电位(VDD1和VDD2)和低电源电位(VSS)之类的驱动电源从外部输入到扫描线驱动电路11。诸如信号线驱动电路的起动信号(SSP)、信号线驱动电路的时钟信号(SCK)、以及图像信号(DATA1 (数据I)至DATA3 (数据3))和驱动电源(诸如高电源电位和低电源电位)之类的信号从外部输入到信号线驱动电路12。图IB至ID各自示出像素的电路配置的示例。具体地，图IB示出位于区域101中的像素171的电路配置的示例。图IC示出位于区域102中的像素172的电路配置的示例。 图ID示出位于区域103中的像素173的电路配置的示例。图IB中的像素171包括晶体管1711、电容器1712、晶体管1713、以及液晶元件1714。晶体管1711的栅极电连接到扫描线14。晶体管1711的源极和漏极之一电连接到信号线151。电容器1712的电极之一电连接到晶体管1711的源极和漏极中的另一个。电容器1712的电极中的另一个电连接到供应电容器电位的布线。晶体管1713的栅极电连接到传输信号线16。晶体管1713的源极和漏极之一电连接到晶体管1711的源极和漏极中的另一个、以及电容器1712的电极之一。液晶元件1714的电极之一(像素电极)电连接到晶体管1713的源极和漏极中的另一个。液晶元件1714的电极中的另一个(对电极)电连接到供应对电位的布线。图IC中的像素172和图ID中的像素173具有与图IB中的像素171相同的电路配置。注意，图IC中的像素172与图IB中的像素171的不同之处在于，晶体管1721的源极和漏极之一电连接到信号线152而非信号线151。图ID中的像素173与图IB中的像素171的不同之处在于，晶体管1731的源极和漏极之一电连接到信号线153而非信号线151。注意，图IB至ID所示的液晶元件优选使用呈现蓝相的液晶材料来形成。在此，液晶材料是指包括液晶且用于液晶层的混合物。通过使用呈现蓝相的液晶材料，液晶元件的上升时间和下降时间可小于或等于200微秒。(扫描线驱动电路11的结构示例)图2A示出图IA中的液晶显示设备中所包括的扫描线驱动电路11的结构示例。图2A所示的扫描线驱动电路11包括各自具有3n个输出端子的移位寄存器111至113、以及各自具有三个输入端子和一个输出端子的3n个缓冲器114。缓冲器114的三个输入端子电连接到移位寄存器111至113的不同的第k输出端子(k是I至3n的自然数)。缓冲器114的输出端子电连接到像素部分10中的第k行中的扫描线14。移位寄存器111包括3n级脉冲输出电路(脉冲输出电路111_1至lll_3n)、以及选择器电路1110_1和1110_2。脉冲输出电路111_1至lll_3n具有通过使用输入到第一级脉冲输出电路的起动信号(GSPl)作为触发来使信号顺序地移位的功能(S卩，将该信号延迟时钟信号(GCK)的1/2周期且输出所得信号的功能)。选择器电路1110_1和1110_2各自具有从脉冲输出电路的输出信号和低电源电位(VSS)选择移位寄存器111的输出信号的功能。选择器电路1110_1设置在第(n+1)级脉冲输出电路lll_n+l、第(n+2)级脉冲输出电路lll_n+2、以及移位寄存器111的第(n+1)输出端子(第(n+1)缓冲器114)之间。选择器电路1110_2设置在第(2n+l)级脉冲输出电路lll_2n+l、第(2n+2)级脉冲输出电路lll_2n+2、以及移位寄存器111的第(2n+l)输出端子(第(2n+l)缓冲器114)之间。脉冲输出电路111_1至111_η、111_η+2至111_2η、以及111_2η+2至111_3η的输出端子被设置成直接连接到移位寄存器111的相应输出端子(相应缓冲器114)。注意，移位寄存器112和113的结构可类似于移位寄存器111的结构；因此，在图2Α中不示出移位寄存器112和113的详细结构。图2Β示出图2Α所示的选择器电路1110_1的配置示例。图2Β中的选择器电路1110_1包括晶体管1111、反相器1112、以及晶体管1113。晶体管1111的栅极电连接到供应传输信号(T)的布线。晶体管1111的源极和漏极之一电连接到供应低电源电位(VSS)的布线。晶体管1111的源极和漏极中的另一个电连接到第(n+1)缓冲器114。反相器1112的输入端子电连接到供应传输信号(T)的布线。晶体管1113的栅极电连接到反相器1112的输出端子。晶体管1113的源极和漏极之一电连接到脉冲输出电路lll_n+l。晶体管1113 的源极和漏极中的另一个电连接到晶体管1111的源极和漏极中的另一个、以及第(n+1)缓冲器114。注意，传输信号(T)是供应到图IA所示的传输信号线16的信号。选择器电路1110_2的结构可类似于选择器电路1110_1的结构。图2C示出图2A所示的缓冲器114的配置示例。简单地说，图2C中的缓冲器114是三输入的OR门(或门)。注意，对于图2C中的缓冲器114中所使用的两个高电源电位(VDD1和VDD2 )，高电源电位(VDD2 )高于低电源电位(VDDI)。图2C中的缓冲器114包括晶体管1141、晶体管1142、晶体管1143、晶体管1144、晶体管1145、以及晶体管1146。晶体管1141的源极和漏极之一、以及栅极电连接到供应高电源电位(VDDl)的布线。晶体管1142的栅极电连接到缓冲器114的第一输入端子。晶体管1142的源极和漏极之一电连接到晶体管1141的源极和漏极中的另一个。晶体管1142的源极和漏极中的另一个电连接到供应低电源电位(VSS)的布线。晶体管1143的栅极电连接到缓冲器114的第二输入端子。晶体管1143的源极和漏极之一电连接到晶体管1141的源极和漏极中的另一个、以及晶体管1142的源极和漏极之一。晶体管1143的源极和漏极中的另一个电连接到供应低电源电位(VSS)的布线。晶体管1144的栅极电连接到缓冲器114的第三输入端子。晶体管1144的源极和漏极之一电连接到晶体管1141的源极和漏极中的另一个、晶体管1142的源极和漏极之一、以及晶体管1143的源极和漏极之一。晶体管1144的源极和漏极中的另一个电连接到供应低电源电位(VSS)的布线。晶体管1145的源极和漏极之一、以及栅极电连接到供应高电源电位(VDD2)的布线。晶体管1145的源极和漏极中的另一个电连接到扫描线14。晶体管1146的栅极电连接到晶体管1141的源极和漏极中的另一个、晶体管1142的源极和漏极之一、晶体管1143的源极和漏极之一、以及晶体管1144的源极和漏极之一。晶体管1146的源极和漏极之一电连接到晶体管1145的源极和漏极中的另一个、以及扫描线14。晶体管1146的源极和漏极中的另一个电连接到供应低电源电位(VSS)的布线。(扫描线驱动电路11的操作示例)扫描线驱动电路11的操作示例将参考图3来描述。图3示出扫描线驱动电路的时钟信号(GCK)、传输信号(T)、从移位寄存器111的3n个输出端子输出的信号(SRlllout(SR111输出))、从移位寄存器112的3η个输出端子输出的信号(SR112out((SR112输出)))、从移位寄存器113的3n个输出端子输出的信号(SR113out ((SR113输出)))、以及从扫描线驱动电路的3n个输出端子输出的信号(⑶Ilout ((⑶11输出)))。在采样时间段(Tl)中，传输信号(T)具有低电平电位，从而在SRl I lout、SRl 12out和SR113out中的任一个具有高电平电位时，GDllout的电位被设为高电平。在此，在移位寄存器111中，高电平电位从第一级脉冲输出电路111_1到第η级脉冲输出电路111_η每次顺序地移位1/2时钟周期(水平扫描时间段)。在移位寄存器112中，高电平电位从第(n+1)级脉冲输出电路到第2n级脉冲输出电路每次顺序地移位1/2时钟周期(水平扫描时间段)。在移位寄存器113中，高电平电位从第(2n+l)级脉冲输出电路到第3n级脉冲输出电路每次顺序地移位1/2时钟周期(水平扫描时间段)。由此，根据水平扫描时间段，扫描线驱动电路11将选择信号供应到三条不同的扫描线14。在传输时间段(T2)中，传输信号(T)具有高电平电位(作为选择信号)，从而⑶Ilout的所有电位都被设为低电平。注意，在移位寄存器111至113中，需要执行以下操·作选择信号的移位在传输时间段(T2)中临时停止,并且在传输时间段(T2)之后的米样时间段(T3)中重启。为了实现移位寄存器111至113中的这种操作，移位寄存器被设计成例如脉冲输出电路根据从前一级脉冲输出电路输出的高电平电位的输入来开始高电平电位的输出操作，并且根据从后一级脉冲输出电路输出的高电平电位的输入来停止高电平电位的输出操作。在米样时间段(T3)中,传输信号(T)具有与米样时间段(T)中一样的低电平电位，从而在SRlllout、SR112out和SR113out中的任一个具有高电平电位时，⑶Ilout的电位被设为高电平。在此，虽然移位寄存器111至113的输出信号与采样时间段(Tl)中的输出信号不同，但是输出信号的组合与采样周期(T)中的输出信号的组合相同。即，在移位寄存器111至113之一(采样时间段(T3)中的移位寄存器113)中，高电平电位从第一级脉冲输出电路111_1到第η级脉冲输出电路111_η每次顺序地移位1/2时钟周期(水平扫描时间段)。在移位寄存器111至113中的另一个(采样时间段(Τ3)中的移位寄存器111)中，高电平电位从第(n+1)级脉冲输出电路到第2n级脉冲输出电路每次顺序地移位1/2时钟周期(水平扫描时间段)。在移位寄存器111至113中的再一个(采样时间段(T3)中的移位寄存器112)中，高电平电位从第(2n+l)级脉冲输出电路到第3n级脉冲输出电路每次顺序地移位1/2时钟周期(水平扫描时间段)。由此，与在采样时间段(Tl)中一样，根据水平扫描时间段，扫描线驱动电路11将选择信号供应到三条不同的扫描线14。(信号线驱动电路12的结构示例)图4A示出图IA中的液晶显示设备中所包括的信号线驱动电路12的结构示例。图4A中的信号线驱动电路12包括具有m个输出端子、m个晶体管121、m个晶体管122、以及m个晶体管123的移位寄存器120。晶体管121的栅极电连接到移位寄存器120的第j输出端子(j是I至m的自然数)。晶体管121的源极和漏极之一电连接到供应第一图像信号(DATA1 (数据I))的布线。晶体管121的源极和漏极中的另一个电连接到像素部分10中的第j列的信号线151。晶体管122的栅极电连接到移位寄存器120的第j输出端子。晶体管122的源极和漏极之一电连接到供应第二图像信号(DATA2 (数据2))的布线。晶体管122的源极和漏极中的另一个电连接到像素部分10中的第j列的信号线152。晶体管123的栅极电连接到移位寄存器120的第j输出端子。晶体管123的源极和漏极之一电连接到供应第三图像信号(DATA3 (数据3))的布线。晶体管123的源极和漏极中的另一个电连接到像素部分10中的第j列的信号线153。通过晶体管121将第一图像信号(DATAl)供应到信号线151。即，第一图像信号(DATAl)是像素部分10中的区域101的图像信号。类似地，第二图像信号(DATA2)是像素部分10中的区域102的图像信号，而第三图像信号(DATA3)是像素部分10中的区域103的图像信号。在此，作为第一图像信号(DATA1)，在采样时间段(Tl)、采样时间段(T3)、以及采样时间段(T5)中分别将红色(R)图像信号、绿色(G)图像信号、以及蓝色(B)图像信号供应至IJ信号线151。作为第二图像信号(DATA2)，在采样时间段(Tl)、采样时间段(T3)、以及采样时间段(T5)中分别将绿色(G)图像信号、蓝色(B)图像信号、以及红色(R)图像信号供应到信号线152。作为第三图像信号(DATA3)，在采样时间段(Tl)、采样时间段(T3)、以及采样时间段(T5)中分别将蓝色(B)图像信号、红色(R)图像信号、以及绿色(G)图像信号供应到信号线153。图4B示出液晶显示设备的操作示例。图4B示出写入区域101、102和103的图像 信号、以及供应到区域101、102和103的光随时间改变。如图4B所示，在液晶显示设备中，图像信号的写入和给定色彩的光的供应可在每一区域(区域101、102和103中的每一个)中同时进行。在液晶显示设备中，在像素部分10中通过传输时间段(T2)至采样时间段(T7)中的操作来产生一个图像。即，在液晶显示设备中，从传输时间段(T2)至采样时间段(T7)的时间段对应于一个帧时间段。(本说明书中所公开的液晶显示设备)在本说明书中所公开的液晶显示设备中，可同时选择多条扫描线。即，在液晶显示设备中，可将图像信号同时供应到在排列成矩阵的像素中的位于多行中的像素。由此，可在液晶显示设备中所包括的晶体管等的响应速度不变的情况下增加图像信号输入到每一像素的频率。具体地，在液晶显不设备中，可在扫描线驱动电路的时钟频率等不变的情况下将图像信号输入到每一像素的频率增至三倍。换句话说，液晶显示设备优选应用于通过场序法显示图像的液晶显示设备、或者通过高巾贞速率驱动来驱动的液晶显示设备。由于以下原因，本说明书中所公开的液晶显示设备优选应用于通过场序法显示图像的液晶显示设备。如上所述，在通过场序法显示图像的液晶显示设备中，通过给定色彩的光来划分显示时间段。为此，由于显示的临时中断(诸如用户眨眼)所引起的显示信息的给定片段的缺失，用户所察觉的显示有时相对于基于原始显示信息的显示而改变(退化)(这种现象也称为色断(color break))。帧频率的增加在减少色断方面是有效的。此外，为了通过场序法进行显示，图像信号输入到每一像素的频率需要高于帧频率。为此，在常规液晶显示设备中通过场序法以及高帧频率驱动来显示图像的情况下，对液晶显示设备中的元件的性能(高速响应)的要求极其严格。相反，在本说明书中所公开的液晶显示设备中，可增加图像信号输入到每一像素的频率，不管元件的特性如何。因此，可容易地减少通过场序法显示图像的液晶显示设备中的色断。另外，在通过场序法进行显示的情况下，由于以下原因，优选根据如图4B所示的区域来供应不同色彩的光。在向整个屏幕供应一种色彩的光的情况下，像素部分在给定时刻只有关于特定色彩的信息。因此，用户眨眼等所产生的给定时间段中的显示信息的缺失对应于关于特定色彩的信息的缺失。相反，在根据区域供应不同色彩的光的情况下，像素部分在给定时刻具有关于各个色彩的信息。因此，用户眨眼等所产生的给定时间段中的显示信息的缺失不对应于关于特定色彩的信息的缺失。换句话说，可通过根据区域供应不同色彩的光来减少色断。(变体)具有上述结构的液晶显示设备是本发明的一个实施例；本发明还包括与该液晶显示设备不同的液晶显示设备。例如，上述液晶显示设备具有其中像素部分10分成三个区域(区域101、102和103)的结构(参见

图1A);然而，本发明的液晶显示设备不限于具有此结构。S卩，在本发明的液晶显示设备中，像素部分10可分成给定数量的区域。虽然显而易见，但是应当注意，在区域的数量改变的情况下，有必要设置与区域一样多的信号线、移位寄存器等。在液晶显不设备中，三种光源(每一种光源发出红(R)光、绿(G)光和蓝(R)光之 一)用作多个光源；然而本发明的液晶显示设备不限于具有此结构。即，在本发明的液晶显示设备中，发出给定色彩的光的光源可组合使用。例如，有可能使用发出红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)和白色(W)的光的四种光源的组合、或者发出青色、品红色和黄色的光的三种光源的组合。此外，有可能使用发出淡红(R)、淡绿(G)、淡蓝(B)、深红(R)、深绿(G)和深蓝(B)的光的六种光源的组合、或者发出红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)、青色、品红色和黄色的光的六种光源的组合。液晶显示设备具有其中不设置用于保持施加到液晶元件的电压的电容器的结构(参见图IB至1D);替换地，电容器可设置在液晶显示设备中。此外，液晶显示设备具有其中传输信号(T)输入到选择器电路的结构(参见图2A和2B);替换地，输入到选择器电路的信号可以是与传输信号(T)不同的信号。具体地，输入到选择器电路的信号可以是在包括传输信号(T)的电位被设为高电平的时间段的时间段中具有高电平电位的任何信号。另外，在液晶显示设备中，三输入的OR门用作缓冲器(参见图2C);然而，缓冲器不限于具有此结构。例如，图5A所示的电路可用作电连接到位于区域101中的扫描线14的缓冲器114。图5A所示的缓冲器114包括晶体管1147、晶体管1148、晶体管1149、以及晶体管1150。晶体管1147的栅极电连接到供应信号(A)的布线。晶体管1147的源极和漏极之一电连接到移位寄存器111。晶体管1147的源极和漏极中的另一个电连接到扫描线14。晶体管1148的栅极电连接到供应信号(B)的布线。晶体管1148的源极和漏极之一电连接到移位寄存器112。晶体管1148的源极和漏极中的另一个电连接到扫描线14。晶体管1149的栅极电连接到供应信号(C)的布线。晶体管1149的源极和漏极之一电连接到移位寄存器113。晶体管1149的源极和漏极中的另一个电连接到扫描线14。晶体管1150的栅极电连接到供应传输信号(T)的布线。晶体管1150的源极和漏极之一电连接到供应低电源电位(VSS)的布线。晶体管1150的源极和漏极中的另一个电连接到扫描线14。注意，信号(A)、信号(B)、以及信号(C)是其电位如图5B所示地改变的信号。晶体管的栅极与供应信号(A)、信号(B)和信号(C)的布线之间的电连接的组合在图5A的电路中适当地改变，由此图5A中的电路可用作电连接到位于区域102中的扫描线14的缓冲器114、或者电连接到位于区域103中的扫描线14的缓冲器114。
(晶体管的示例)液晶显示设备中所包括的晶体管的结构示例将在下文中参考图6来描述。注意，在液晶显示设备中，设置在像素部分10中的晶体管和设置在扫描线驱动电路11中的晶体管可具有相同的结构或者不同的结构。图6所示的晶体管211包括设置在具有绝缘表面的基板220上的栅极层221、设置在栅极层221上的栅绝缘层222、设置在栅绝缘层222上的半导体层223、以及设置在半导体层223上的源极层224a和漏极层224b。此外，图6示出覆盖晶体管211且与半导体层223接触的绝缘层225、以及设置在绝缘层225上的保护绝缘层226。
基板220的不例是半导体基板(例如，单晶基板和娃基板)、SOI基板、玻璃基板、石英基板、表面上形成有绝缘层的导电基板、以及诸如塑料基板、接合膜、包含纤维材料的纸、以及基膜之类的柔性基板。玻璃基板的示例是钡硼硅酸盐玻璃基板、铝硼硅酸盐玻璃基板、以及钠钙玻璃基板。对于柔性基板，例如，可使用诸如塑料或丙烯酸之类的柔性合成树脂，塑料以聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、以及聚醚砜(PES)为代表。对于栅极层221，可使用从铝(Al)、铜(Cu)、钛(Ti)、钽(Ta)、钨(W)、钥(Mo)、铬(Cr)、钕(Nd)和钪(Sc)中选择的元素、包含这些元素中的任一种的合金、或者包含这些元素中的任一种的氮化物。替换地，栅极层221可具有这些材料中的任一种的堆叠结构。对于栅绝缘层222，可使用诸如氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、或氧化钽之类的绝缘体。也可使用这些材料中的任一种的堆叠结构。注意，氧氮化硅是指含氧多于含氮且含氧、氮、娃和氢的给定浓度范围分别为从55到65原子％、从I到20原子％、从25到35原子％、以及从O. I到10原子％ (其中原子的总百分比为100原子％)的材料。此外，氮氧化硅是指含氮多于含氧且含氧、氮、硅和氢的给定浓度范围分别为从15到30原子％、从20到35原子％、从25到35原子％、以及从15到25原子％ (其中原子的总百分比为100原子％)的材料。半导体层223可使用以下半导体材料中的任一种来形成例如，包含属于周期表的族14的元素(诸如娃(Si)或锗(Ge))作为其主要成分的材料；诸如娃锗(SiGe)或砷化镓(GaAs)之类的化合物；诸如氧化锌(ZnO)或者包括铟(In)和镓(Ga)的氧化锌之类的氧化物；或者呈现半导体特性的有机化合物。替换地，半导体层223可具有使用这些半导体材料中的任一种而形成层的堆叠结构。此外，在氧化物(氧化物半导体)用于半导体层223的情况下，可使用以下氧化物半导体中的任一种作为四金属元素氧化物的In-Sn-Ga-Zn-O基氧化物半导体；作为三金属兀素氧化物的In-Ga-Zn-O基氧化物半导体、In-Sn-Zn-O基氧化物半导体、In-Al-Zn-O基氧化物半导体、Sn-Ga-Zn-O基氧化物半导体、Al-Ga-Zn-O基氧化物半导体、以及Sn-Al-Zn-O基氧化物半导体；作为二金属元素氧化物的In-Ga-O基氧化物、In-Zn-O基氧化物半导体、Sn-Zn-O基氧化物半导体、Al-Zn-O基氧化物半导体、Zn-Mg-O基氧化物半导体、Sn-Mg-O基氧化物半导体、以及In-Mg-O基氧化物半导体；以及作为一金属元素氧化物的In-O基氧化物半导体、Sn-O基氧化物半导体、以及Zn-O基氧化物半导体。此外，SiO2可包含在以上氧化物半导体中。在此，例如，In-Ga-Zn-O基氧化物半导体是包含至少In、Ga和Zn的氧化物，并且对这些元素的组分比没有具体限制。In-Ga-Zn-O基氧化物半导体可包含除In、Ga和Zn以外的元素。
可使用由化学式InMO3 (ZnO)m (m>0)表不的薄膜作为半导体层223。在此，M表不从Ga、Al、Mn和Co中选择的一种或多种金属兀素。例如，M可以是Ga、Ga和Al、Ga和Mn、或者Ga和Co。在In-Zn-O基材料用作氧化物半导体的情况下，要使用的靶具有原子比In:Zn=50:1 至 1:2(摩尔比 In2O3:Zn0=25:1 至 1:4)、优选原子比 In:Zn=20:1 至 1:1(摩尔比In2O3:ZnO=IO: I 至 1:2)、进一步优选原子比 In:Zn=I5:1 至 I. 5:1(摩尔比 In2O3:ZnO=I5:2 至3:4)的组分比。例如，在用于形成In-Zn-O基氧化物半导体的靶具有原子比In:Zn:O=X: Y:Z时，满足ZM1.5X+Y)的关系。对于源极层224a和漏极层224b，可使用从铝(Al )、铜(Cu)、钛(Ti )、钽(Ta)、钨(W)、钥(Mo)、铬(Cr)、钕(Nd)和钪(Sc)中选择的元素、包含这些元素中的任一种的合金、或者包含这些元素中的任一种的氮化物。替换地，源极层224a和漏极层224b可具有这些材料中的任一种的堆叠结构。可使用导电金属氧化物来形成作为源电极层224a和漏电极层224b的导电膜(包括使用与源极层和漏极层相同的层而形成的布线层)。可使用氧化铟(Ιη203)、氧化锡(Sn02)、氧化锌(ZnO)、氧化铟和氧化锡的合金(In2O3-SnO2,称为ΙΤ0)、氧化铟和氧化锌的合金(Ιη203-Ζη0)、或者包含硅或氧化硅的这些金属氧化物材料中的任一种来作为导电金属氧化物。 对于绝缘层225，可使用诸如氧化硅、氧氮化硅、氧化铝、或氧氮化铝之类的绝缘体。也可使用这些材料中的任一种的堆叠结构。对于保护绝缘层226，可使用诸如氮化硅、氮化铝、氮氧化硅、或氮氧化铝之类的绝缘体。也可使用这些材料中的任一种的堆叠结构。为了降低由晶体管引起的表面粗糙度，可在保护绝缘层226上形成平面化绝缘膜。可使用诸如聚酰亚胺、丙烯酸、或苯并环丁烯之类的有机材料来形成平面化绝缘膜。除了这些有机材料以外，有可能使用低介电常数材料(低k材料)等。注意，可通过堆叠有这些材料构成的多个绝缘膜来形成平面化绝缘膜。本说明书中所公开的液晶显示设备可使用具有上述结构的晶体管来形成。例如，可在像素部分10中使用包括由非晶硅构成的半导体层的晶体管，而可在扫描线驱动电路11中使用包括由多晶硅或单晶硅构成的半导体层的晶体管。替换地，可在像素部分10和扫描线驱动电路11中使用包括由氧化物半导体构成的半导体层的晶体管。在像素部分10和扫描线驱动电路11中使用具有相同结构的晶体管的情况下，由于制造步骤数量的减少，可实现成本的降低和产量的增加。(晶体管的变体)图6示出具有称为沟道蚀刻结构的底栅结构的晶体管211 ;然而，设置在液晶显示设备中的晶体管不限于具有此结构。例如，可使用图7A至7C所示的晶体管。图7A所示的晶体管510具有称为沟道保护型(沟道阻断型)的一种底栅结构。在具有绝缘表面的基板220上，晶体管510包括栅极层221、栅绝缘层222、半导体层223、用作覆盖半导体层223的沟道形成区的沟道保护层的绝缘层551、源极层224a、以及漏极层224b。此外,保护绝缘层226被形成为覆盖源极层224a、漏极层224b、以及绝缘层511。
对于绝缘层511，可使用诸如氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、或氧化钽之类的绝缘体。替换地，绝缘层511可具有这些材料中的任一种的堆叠结构。图7B所不的晶体管520是底棚晶体管。在具有绝缘表面的基板220上，晶体管520包括栅极层221、栅绝缘层222、源极层224a、漏极层224b、以及半导体层223。此外，设置覆盖源极层224a和漏极层224b且与半导体层223接触的绝缘层225。保护绝缘层226设置在绝缘层225上。在晶体管520中，栅绝缘层222设置在基板220和栅极层221上且与两者接触，并且源极层224a和漏极层224b设置在栅绝缘层222上且与其接触。此外，半导体层223设置在栅绝缘层222、源极层224a、以及漏极层224b上。图7C所不的晶体管530是一种顶棚晶体管。在具有绝缘表面的基板220上，晶体·管530包括绝缘层531、半导体层223、源极层224a和漏极层224b、栅绝缘层222、以及栅极层221。布线层532a和布线层532b被设置成与源极层224a和漏极层224b接触，以分别电连接到源极层224a和漏极层224b。对于绝缘层531，可使用诸如氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、或氧化钽之类的绝缘体。替换地，绝缘层531可具有这些材料中的任一种的堆叠结构。可使用从铝(Al)、铜(Cu)、钛(Ti)、钽(Ta)、钨(W)、钥(Mo)、铬(Cr)、钕(Nd)和钪(Sc)中选择的元素、包含这些元素中的任一种的合金、或者包含这些元素中的任一种的氮化物来形成布线层532a和532b。替换地，布线层532a和532b可具有这些材料中的任一种的堆叠结构。(包括显示设备的各种电子设备)包括本说明书中所公开的任一显示设备的电子设备的示例将在下文中参考图8A至8F来描述。图8A示出包括主体2201、外壳2202、显示部分2203、键盘2204等的笔记本个人计算机。图8B示出个人数字助理(PDA)。主体2211设置有显示部分2213、外部接口 2215、操作按钮2214等。指示笔2212被设置为用于操作PDA的附件。图8C示出作为电子纸的示例的电子书阅读器2220。电子书阅读器2220包括两个外壳，即外壳2221和外壳2223。外壳2221和2223通过轴部2237联合在一起，电子书阅读器2220可沿着该轴部打开和关闭。利用这种结构，电子书阅读器2220可像纸书一样使用。显示部分2225结合到外壳2221中，而显示部分2227结合到外壳2223中。显示部分2225和显示部分2227可显示一幅图像或不同图像。在显示部分2225和2227显示不同图像的情况下，例如，右显示部分(图8C中的显示部分2225)可显示文本，而左显示部分(图8C中的显示部分2227)可显示图片。此外，在图8C中，外壳2221设置有操作部分等。例如，外壳2221设置有电源开关2231、操作键2233、以及扬声器2235。可用操作键2233翻页。注意，还可在设置有显示部分的外壳的表面上设置键盘、定点设备等。外部连接端子(例如，耳机端子、USB端子、或者可连接到AC适配器或者诸如USB电缆之类的各种电缆的端子)、记录介质插入部分等可设置在外壳的背面或侧面上。此外，电子书阅读器2220可具有电子词典的功能。电子书阅读器2220可配置成无线地发送和接收数据。通过无线通信，可从电子书服务器购买和下载期望的图书数据等。注意，电子纸可应用于各种领域中的设备，只要它们显示数据即可。例如，除了电子书阅读器以外，电子纸可用于诸如火车之类的车辆中的海报、广告、以及诸如信用卡的各种卡中的显示。图8D示出移动电话。该移动电话包括两个外壳，S卩外壳2240和外壳2241。外壳2241设置有显示面板2242、扬声器2243、话筒2244、定点设备2246、相机镜头2247、外部连接端子2248等。外壳2240设置有用于对移动电话充电的太阳能电池2249、外部存储槽2250等。天线结合到外壳2241中。显示面板2242具有触摸面板功能。在图8D中，显示为图像的多个操作键2245用虚线示出。注意，移动电话包括用于将从太阳能电池2249输出的电压增加到每一电路所需的电压的升压电路。此外，除了以上部件之外，移动电话可包括非接触式IC芯片、小记录设 备等。显示面板2242的显示取向根据应用模式适当地改变。此外，相机透镜2247设置在与显不面板2242相同的表面上,从而移动电话可用作视频电话。扬声器2243和话筒2244可用于视频电话呼叫、录音、播放声音等、以及语音呼叫。如图8D所示未折叠的外壳2240和2241可滑动以使一个外壳与另一个外壳重叠。由此，可减小移动电话的尺寸，这使得移动电话适于携带。外部连接端子2248可连接到AC适配器、或者诸如USB电缆之类的各种电缆，该外部连接端子允许对移动电话充电、以及数据通信。此外，可通过将记录介质插入外部存储器槽2250来保存和移动更大量的数据。此外，除了以上功能之外，移动电话可具有红外通信功能、电视接收功能等。图8E示出数码相机。数码相机包括主体2261，显示部分(A) 2267、目镜2263、操作开关2264、显示部分(B) 2265、电池2266等。图8F示出电视机。在电视机2270中，显示部分2273结合在外壳2271中。显示部分2273可显示图像。在此，外壳2271由支架2275支承。可用外壳2271的操作开关或单独的遥控器2280来操作电视机2270。通过遥控器2280的操作键2279，可控制频道和音量，并且可控制在显示部分2273上显示的图像。此夕卜，遥控器2280可具有显示从遥控器2280输出的数据的显示部分2277。注意，电视机2270优选设置有接收机、调制解调器等。利用该接收机可接收一般的电视广播。此外，当电视机经由调制解调器使用或不使用线缆连接到通信网络时，可进行单向(从发射机到接收机)或双向(发射机和接收机之间、或者接收机之间)数据通信。本申请基于2010年3月31日向日本专利局提交的日本专利申请S/N. 2010-083480，该申请的全部内容通过引用结合于此。
权利要求
1.一种液晶显示设备,包括 在水平扫描时间段中供应有第一图像信号的第一信号线； 在所述水平扫描时间段中供应有第二图像信号的第二信号线； 在所述水平扫描时间段中供应有选择信号的第一扫描线和第二扫描线； 电连接到所述第一信号线和所述第一扫描线的第一像素；以及 电连接到所述第二信号线和所述第二扫描线的第二像素。
2.如权利要求1所述的液晶显示设备，其特征在于，还包括配置成控制所述第一扫描线和所述第二扫描线的电位的扫描线驱动电路， 其中所述扫描线驱动电路包括 各自具有第一输出端子和第二输出端子的第一移位寄存器和第二移位寄存器； 第一 OR门，其第一输入端子电连接到所述第一移位寄存器的第一输出端子、其第二输入端子电连接到所述第二移位寄存器的第一输出端子、以及其输出端子电连接到所述第一扫描线；以及 第二 OR门，其第一输入端子电连接到所述第一移位寄存器的第二输出端子、其第二输入端子电连接到所述第二移位寄存器的第二输出端子、以及其输出端子电连接到所述第二扫描线。
3.—种液晶显示设备,包括 在水平扫描时间段中供应有第一图像信号的第一信号线； 在所述水平扫描时间段中供应有第二图像信号的第二信号线； 在所述水平扫描时间段中供应有选择信号的第一扫描线和第二扫描线； 电连接到所述第一信号线和所述第一扫描线的第一像素； 电连接到所述第二信号线和所述第二扫描线的第二像素；以及在所述水平扫描时间段之后的传输时间段中供应有选择信号的传输信号线，所述传输信号线电连接到所述第一像素和所述第二像素。
4.如权利要求3所述的液晶显示设备，其特征在于， 所述第一像素包括 第一晶体管，其源极和漏极之一电连接到所述第一信号线、以及其栅极电连接到所述第一扫描线； 第一电容器，其电极之一电连接到所述第一晶体管的源极和漏极中的另一个、以及其电极中的另一个电连接到供应电容器电位的布线； 第二晶体管，其源极和漏极之一电连接到所述第一晶体管的源极和漏极中的另一个以及所述第一电容器的电极之一、以及其栅极电连接到所述传输信号线；以及 第一液晶元件，其电极之一电连接到所述第二晶体管的源极和漏极中的另一个、以及其电极中的另一个电连接到供应对电位的布线；以及其中所述第二像素包括 第三晶体管，其源极和漏极之一电连接到所述第二信号线、以及其栅极电连接到所述第二扫描线； 第二电容器，其电极之一电连接到所述第三晶体管的源极和漏极中的另一个、以及其电极中的另一个电连接到供应所述电容器电位的布线；第四晶体管，其源极和漏极之一电连接到所述第三晶体管的源极和漏极中的另一个以及所述第二电容器的电极之一、以及其栅极电连接到所述传输信号线；以及 第二液晶元件，其电极之一电连接到所述第四晶体管的源极和漏极中的另一个、以及其电极中的另一个电连接到供应所述对电位的布线。
5.如权利要求3所述的液晶显示设备，其特征在于，还包括配置成控制所述第一扫描线和所述第二扫描线的电位的扫描线驱动电路， 其中所述扫描线驱动电路包括 各自具有第一输出端子和第二输出端子的第一移位寄存器和第二移位寄存器； 第一 OR门,其第一输入端子电连接到所述第一移位寄存器的第一输出端子、其第二输入端子电连接到所述第二移位寄存器的第一输出端子、以及其输出端子电连接到所述第一扫描线；以及 第二 OR门,其第一输入端子电连接到所述第一移位寄存器的第二输出端子、其第二输入端子电连接到所述第二移位寄存器的第二输出端子、以及其输出端子电连接到所述第二扫描线。
6.—种液晶显示设备,包括 排列成kn行m列的多个像素(k、η和m各自是自然数)； 在水平扫描时间段中供应有第一图像信号的m条第一信号线至在所述水平扫描时间段中供应有第k图像信号的m条第k信号线；以及 在所述水平扫描时间段中供应有选择信号的第一至第k扫描线， 其中在所述多个像素中，排列在第jn+Ι)至第(j+l)n行中的多个像素(j是大于或等于O且小于k的整数)电连接到第(j+Ι)扫描线、以及m条第(j+Ι)信号线中的任一条。
7.如权利要求6所述的液晶显示设备，其特征在于，还包括配置成控制所述第一至第k扫描线的电位的扫描线驱动电路， 其中所述扫描线驱动电路包括各自具有第一至第k输出端子、以及第一至第kOR门的第一至第k移位寄存器，以及 第(j+l)0R门具有电连接到所述第一至第k移位寄存器的第(j+Ι)输出端子的第一至第k输入端子、以及电连接到所述第(j+Ι)扫描线的输出端子。
8.—种液晶显示设备,包括 排列成kn行m列的多个像素(k、η和m各自是自然数)； 在水平扫描时间段中供应有第一图像信号的m条第一信号线至在所述水平扫描时间段中供应有第k图像信号的m条第k信号线； 在所述水平扫描时间段中供应有选择信号的第一至第k扫描线；以及在所述水平扫描时间段之后的传输时间段中供应有选择信号的传输信号线，所述传输信号线电连接到排列成kn行m列的所有多个像素， 其中在所述多个像素中，排列在第(jn+Ι)至第(j+1) η行中的多个像素(j是大于或等于O且小于k的整数)电连接到第(j+Ι)扫描线、以及m条第(j+Ι)信号线中的任一条。
9.如权利要求8所述的液晶显示设备，其特征在于， 排列在第(jn+Ι)至第(j+l)n行中的所述多个像素中的每一个都包括 第一晶体管，其源极和漏极之一电连接到m条第(j+Ι)信号线、以及其栅极电连接到所述第(j+1)扫描线； 第一电容器，其电极之一电连接到所述第一晶体管的源极和漏极中的另一个、以及其电极中的另一个电连接到供应电容器电位的布线； 第二晶体管，其源极和漏极之一电连接到所述第一晶体管的源极和漏极中的另一个以及所述第一电容器的电极之一、以及其栅极电连接到所述传输信号线；以及 第一液晶元件，其电极之一电连接到所述第二晶体管的源极和漏极中的另一个、以及其电极中的另一个电连接到供应对电位的布线。
10.如权利要求8所述的液晶显示设备，其特征在于，还包括配置成控制所述第一至第k扫描线的电位的扫描线驱动电路， 其中所述扫描线驱动电路包括各自具有第一至第k输出端子、以及第一至第kOR门的第一至第k移位寄存器，以及 第(j+l)0R门具有电连接到所述第一至第k移位寄存器的第(j+Ι)输出端子的第一至第k输入端子、以及电连接到所述第(j+Ι)扫描线的输出端子。
11.一种用于驱动包括像素的矩阵的液晶显示设备的方法，每个像素包括控制图像信号的输入的第一晶体管、保持所述图像信号的电容器、以及将保持在所述电容器的图像信号传输到液晶元件的第二晶体管，所述方法包括以下步骤 在第一采样时间段中，选择信号从第一到第η扫描线顺序地移位(η是大于或等于2的自然数)以使第一图像信号输入到第一像素、并且选择信号从第(η+1)至第2η扫描线顺序地移位以使第二图像信号输入到第二像素； 在所述第一采样时间段之后的传输时间段中，通过将传输信号输入到所述第一像素和所述第二像素，向所述第一像素中所包括的第一液晶元件施加基于所述第一图像信号的电压、并且向所述第二像素中所包括的第二液晶元件施加基于所述第二图像信号的电压；以及 在所述传输时间段之后的第二采样时间段中，选择信号从第一至第η扫描线顺序地移位以使第三图像信号输入到所述第一像素、并且选择信号从第(η+1)至第2n-th扫描线顺序地移位以使第四图像信号输入到所述第二像素；以及控制从用于所述第一像素中的第一图像信号的光源发出的光的透射、且控制从用于所述第二像素中的第二图像信号的光源发出的光的透射。
12.如权利要求11所述的用于驱动液晶显示设备的方法，其特征在于，从用于所述第一图像信号的光源发出的光的色彩和从用于所述第二图像信号的光源发出的光的色彩彼此不同。
全文摘要
为了增加图像信号的输入的频率，将液晶显示设备的像素部分分成多个区域，并且在多个区域中的每一个中控制图像信号的输入。由此，可在液晶显示设备中同时选择多条扫描线。即，在液晶显示设备中，可将图像信号同时供应到位于排列成矩阵的像素中的多行的像素。由此，可在液晶显示设备中所包括的晶体管等的响应速度不变的情况下增加图像信号输入到每一像素的频率。
文档编号G02F1/1368GK102884477SQ20118001746
公开日2013年1月16日 申请日期2011年3月7日 优先权日2010年3月31日
发明者小山润, 山崎舜平 申请人:株式会社半导体能源研究所